Чугун для прокатных валков

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугунов для прокатных валков. Сущность изобретения: чугун для прокатных валков, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, ванадий и железо, содержит компоненты в следующем соотношении , мас.%: углерод 3,1-3,6; кремний 0,5-0,7; марганец 0,4-0,6; хром 1,0-1,5; никель 4,0-4,5; молибден 0,2-0,4; титан 0,05- 0,2; ванадий 0,1-0,3; железо остальное. Введение титана в чугун позволяет снизить спад твердости в рабочем слое при сохранений уровня величины отбела и повысить износостойкость . 2 табл,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 37/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4941658/02 (22) 03,06.91 (46) 15.01,93, Бюл. N 2 (71) Малое предприятие "Прилив" (72) Н.А.Будагьянц, И.А.Балаклеец, Л.Б.Гольдштейн, Р,Л.Билярчик, В,И,Кондратенко, А.А.Сирота, В.П,Саушкин и Б.В.Чебаненко (56) Авторское свидетельство СССР

N 1323603, кл. С 22 С 37/08, 1987, Заявка 64-25940, Япония, кл. С 22 С 37/08, 1989.

Заявка 60-29422, Япония, кл, С 21 0 5/00, 9/38, 1985. (54) ЧУГУН ДЛЯ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугунов для прокатных валков.

Известен чугун для прокатных валков, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. 7:

Углерод 2,6-3,2

Кремний 0,5 — 1,1

Марганец 0,5-0,7

Хром 0,4-0,8

Никель 0.6-1,0

Медь 0,5-0,9

Бор 0,02-0,06

Титан 0,05-0,15

Теллур 0,0С 02-0,0006

Азот 0,010 — 0,045

Ванадий 0,15-0,35

Железо Остальное

Чугун указанного состава характеризуется значительным спадом твердости по глубине рабочего слоя и недостаточно высокой износостойкостью и термостойкостью.

„, ЫЛ„„1788070 А1 (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугунов для прокатных валков, Сущность изобретения: чугун для прокатных валков, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, ванадий и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7ь: углерод 3,1 — 3,6; кремний

0,5-0,7; марганец 0,4-0,6; хром 1,0 — 1,5; никель 4,0-4,5; молибден 0,2 — 0,4; титан 0,050,2; ванадий 0,1-0,3; железо остальное.

Введение титана в чугун позволяет снизить спад твердости в рабочем слое при сохранении уровня величины отбела и повысить износостойкость. 2 табл.:

Для центробежнолитных валков, применяемых, в основном, в качестве рабочего инструмента для прокатки горячего металла за рубежом используется чугун следующего состава, мас.7;:

Углерод 2,8-4,0

Кр емний 0,5 — 1,5

Марганец 0,5- 1,0

Фосфор Менее 0,08

Сера Менее 0,06

Хром 1,0 — 3,0

Никель 3,0-5,0

Молибден 1,5-5,0

Однако, приведенный состав имеет очень широкие пределы варьирования. Кроме того, высокое содержание молибдена способствует формированию очень большой твердости, что в условиях ускоренного охлаждения B кокилях с тонким теплоизоляционным слоем приводит к браку валков по холодным трещинам.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому ре1788070

4 зультату является чугун наружного слоя следующего состава, мас.%:

Углерод . 3,0-4,2

Кремний 0,1 — 2,0

Марганец 0,3-2,0

Фосфор 0,1 — 0,5

Сера Менее 0,1

Хром 0,2 — 18,0

Никель 0,2-4,0

Молибден 0,1 — 6,0

Вольфрам 2,0-10,0

Ванадий Менее 3,0

Железо Остальное

Отличительной чертой чугуна указанного состава является наличие в его составе большого количества очень дорогого вольфрама, что делает использование его в наших условиях не целесообразным. К тому же микротвердость карбидов вольфрама относительно невелика (порядка

1800 — 2200"н/мм ), поэтому получить необходимую твердость матрицы можно другим путем.

Цель изобретения — снижение спада твердости в рабочем слое при сохранении уровня величины отбела и повышение износостойкости, Поставленная цель достигается тем, что чугун для прокатных валков; содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, ванадий и железо, содержит компоненты в следующем соотноше нии, мас.%.

Углерод 3,1-3,6

Кремний 0,5-0.7

Марганец 0,4-0,6

Хром 1,0 — 1,5

Никель 4,0-4,5

Молибден 0,2-0,4

Титан . 0,05-0,2

Ванадий 0,1 — 0,3

Железо Остальное

Технология выплавки предложенного чугуна не изменяется по сравнению с используемой для известного сплава. Повышение твердости предлагаемого сплава достигается за счет формирования в литом состоянии мартенсита с равномерна распределенными карбидами. Получение такой структуры стало возможным после внедрения в производство технологии центробежного литья, так как при обычной заливке предлагаемый химсостав рабочего слоя использовать экономически не целесообразно. Кроме того, наличие сильных карбидообразующих элементов, попадающих в сердцевину способствует хрупкости материала сердцевйны валка, Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим, 50 творимостью в чугуне. повышает износостойкость и прочность чугунных валков, снижает критическую точку эвтектоидного превращения. Благодаря этому свойству даже в массивных сечениях рабочего слоя можно получить всю гамму структур, в частности в нашем случае мартенсит с очень твердыми карбидами. При содержании никеля менее 0,4% получить необходимую структуру матрицы невозможно, что не обеспечивает достижения поставленной це15

При содержании углерода менее 3,1 % уменьшается количество карбидной фазы в структуре чугуна, снижается твердость, ухудшаются литейные свойства расплава, в частности уменьшается перегрев чугуна над линией ликвидус. Увеличение содержания его более 3,6% приводит к флотации графита, что особенно характерно для массивных отливок, в результате чего будет иметь место неравномерное распределение твердости по сечению валка. Такой металл будет иметь пониженные значения пластичности и термической выносливости, Кремний является основным регулятором величины отбеленного слоя валков и обеспечивает получение необходимых значений параметра графитизации Kr. При содержании кремния менее 0,5% возрастает количество грубых включений эвтектического карбйда, что снижает пластические характеристики, способствует выкрошиванию и растрескиванию рабочего слоя в процессе эксплуатации. Увеличение содержания кремния более 0,7% снижает твердость; а следовательно и износостойкость рабочего слоя.

Марганец влияет на строение колоний аустенитно-карбидной эвтектики, повышает дисперсность продуктов превращения аустенита, что проявляется при достаточно высоком содержании углерода, только более 0,4%. Однако, при содержании его более 0,6% такое влияние марганца проявляется незначительно, а карбидообразующее действие увеличивается, что ведет к снижению ударной вязкости.

Хром в указанных пределах образует стойкие карбиды, повышая твердость и глубину отбела и наряду с другими карбидообразующими способствует получению твердости на уровне 74-82 H SD

При содержании хрома менее 1,0% не обеспечивается необходимый уровень твердости по сечению рабочего слоя, а повышение его содержания более 1.5% ведет к резкому возрастанию вероятности получения холодных трещин в рабочем слое и уменьшается прочность чугуна. . Никель, обладая неограниченной рас1788070 ли. Увеличение содержания никеля сверх

4,5% вызывает появление в структуре стабильного остаточного аутенсита; который снижает твердость рабочего слоя чугуна.

Повышению прочностных свойств, термической стойкости и увелйчению стабильности карбидной фазы способствует введение молибдена в колиЧестве 0,2-0,4%.

Введение молибдена в количестве менее

0,2% малоэффективно с точки зрения не только упрочняющего влияния на металлическую основу чугуна, но и увеличения стабильности карбидйой фазы. С увеличением его содержания более 0,4% начинают выделяться крупные эвтектические карбиды по границам зерен, что снижает механические характеристики чугуна. Кроме того, получение годных валков без волосовидных трещин становится крайне затруднительным.

Титан в чугуне предлагаемого состава используется преимущественно для образования карбидов и карбонитридов с очень высокой микротвердостью,достигающей величины 3000 — 3200 н/мм . B этом случае по2 вышение общей твердости рабочего слоя валка достигается за счет внедрения в мар-. тенситную матрицу чугуна, достигшую практически своего предела по микротвердости, наиболее твердых карбидов — титана и ванадия. Относительная дешевизна и доступность титана делает его незаменимым для получения валков с рабочим слоем максймэльной износостойкости в условиях горячего проката труднодеформированных многослойных листов, При содержании титана менее 0,1% он расходуется преимущественно на раскисление, а потому мало влияет на структуру. Увеличение содержания титана более 0,2% сопровождается трудностями в выплавке и разливке сплава из-за взаимодействия расплава с газами атмосферы и огнеупорным материалом футеровки, большим угаром титана, Ванадий образует карбиды с простой кубической кристаллической решеткой изоморфной с карбидом титана с твердостью, достигающей 3000 н/мм. Применение ванадия менее 0,1% недостаточно для улучшения свойств чугуна. Введение его в количестве более заявляемого ухудшает структуру — появляются грубые включения карбидов по границам зерен, снижается ударная вязкость, что в целом отрицательно сказывается на эксплуатационной надежно., сти прокатных двухслойных валков.

Для определения спада твердости, прочности на изгиб, ударной вязкости предлагаемого чугуна были приготовлены пять сплавов с граничными и оптимальными соотношениями всех ингредиентов, а также с выходящими за граничные, граничными и оптимальными соотношениями новых ингредиентов при фиксированных значениях остальных. Для обеспечения сопоставимости с прототипом был также выплавлен известный чугун с оптимальным соотноше10 нием ингредиентов

Пример. Сплавы готовили путем выплавки в индукционной печи с кислой футеровкой. Шихта состояла из стального лома, валкового доменного чугуна, 15 низкомарганцовистого полупродукта, лома двухслойных валков. Доводку его по химическому составу осуществляли присадкой в ванну печи:,гранулированного йикеля, ферромарганца (FeMn-45), ферромолибдена (ФМ-1), феррованадия (ВД-2), ферротитана, 20 высокохромистого лома. Чугун нагревали в печи до 1450 — 1460 С и заливали в формы .и ри тем и ературе 1350 — 1360 С.

Химический состав полученных чугунов приведен в табл.1, Износостойкость рабоче25 го слоя определяли как среднюю для четырех точек по глубине, исходя из потери массы образца. Твердость по сечению определяли через каждые 5 мм от отобранных темплетов. Механические свойства отлитых

30 чугунов определяли по стандартным методикам. В табл,2 приведены наиболее характерныее показатели.

Как видно из табл.2, предлагаемый состав чугуна обеспечивает повышение твер35 дости по глубине рабочего слоя в 1,01 — 1,17 раза, повышает предел прочности при изгибе на 26%, износостойкость рабочего слоя по сравнению с прототийом повысилась на

40: 13%, ударная вязкость íà 41%

Формула изобретения

Чугун для прокатных валков, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий и железо, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения.

45 спада твердости в рабочем слое при сохранении уровня величины отбела и повышения износостойкости, он дополнительно содержит титан при следующем соотноше50

55 нии компонентов, мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Молибден

TMTBH

Ванадий

Железо..

3,1-3,6

0,5-0,7

0,4-0,6

1,0-1,5

4,0-4,5

0,2-0,4

0,05 — 0,2

0,1 — 0,3

Остальное

1788070

Таблица 1

Составитель И.Балаклеец

Техред М.Моргентал Корректор И.Шмакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101.Заказ 52 Тираж Подписное

ВНИИПИ Г сударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5